常見的疼痛研究模型及方法
【摘要】
疼痛是機制非常復雜的神經活動。疼痛研究已經成為當前神經科學研究的重要課題之一。由于疼痛機制的復雜性，使得在患者身上研究與疼痛有關的神經機制成為不可能的事。因而，我們的研究需要相應的動物模型。本章介紹了在現代神經科學研究中常用的疼痛動物模型。在概要介紹了疼痛研究的意義及其現狀之后，重點介紹了在生理痛研究和急性、慢性病理痛研究中所應用的動物模型。生理痛的模型即常用的動物傷害性感受閾測定法；急性病理痛的模型則主要是各種急性炎癥模型模型；慢性病理痛的模型則包括慢性炎癥模型和慢性神經損傷模型。
【前言】
疼痛(pain)是人們一生中經常遇到的不愉快的感覺。它提供軀體受到威脅的警報信號，是生命不可缺少的一種特殊保護功能。另一方面，它又是各種***常見的癥狀，也是當今困擾人類健康*嚴重的問題之一。近年來，僅在美國就有三至四千萬人患有慢性痛。據估計，美國每年用于**慢性痛的費用約為400~600億美元；澳大利亞每年用于**疼痛的費用占全部醫療費用的40%。隨著醫學的進步和人類生活水平的提高，烈性傳染病逐漸得到控制， 疼痛在人的身心痛苦和醫療費用消耗上的相對地位將越來越重要。
由于難以在人體對疼痛進行深入的機制研究，有必要建立疼痛的動物模型。但疼痛是是包括性質、強度和程度各不相同的多種感覺的復合，并往往與自主神經系統、運動反應、心理和情緒反應交織在一起，它既不是簡單地與軀體某一部分的變化有關，也不是由神經系統某個單一的傳導束、神經核和神經遞質進行傳遞的，所以很難將某種客觀指標與疼痛直接聯系起來。因而，我們只能根據模型動物對傷害性刺激的保護反應和保護性行為來推測它們的疼痛程度。
傷害性感受(nociception)和痛覺是兩個有密切關系但又不相同的概念。前者是指**神經系統對由于傷害性感受器的激活而引起的傳入信息的加工和反應，以提供組織損傷的信息；痛覺則是指上升到感覺水平的疼痛感覺。兩者之間有時并沒有嚴格的相關性。
福爾馬林疼痛自動測痛系統生理痛模型與常用的痛閾測定法
【概述】
為了能夠對痛覺現象及其機制作深入細致的觀察，特別是在**神經系統的形態學、細胞生物學和分子生物學水平研究痛覺機制，必須建立動物的痛覺模型。又由于痛覺是意識水平的感覺，我們無法確定動物是否具有痛覺，只能觀察其對傷害性刺激的行為反應。因而在下文的描述中有時用傷害性感受閾(nociceptive threshold)取代痛閾(pain threshold)。常見的疼痛研究模型及方法
正常情況下，疼痛是機體對外界傷害性刺激的感受，它是一種報警系統，提示實存的或潛在的組織損傷的可能性。如果這種傷害性刺激是可以回避的，那么痛覺就是一種具有完全的積極意義的感覺形式，稱為生理痛。這種意義上的疼痛模型實際上就是對傷害性感受閾的測量。它是通過觀察動物對傷害性溫度和機械刺激的逃避反應實現的。
如果動物遇到無法逃避的傷害性刺激，就會引起它的情緒反應，發出嘶叫聲。這是需要**神經**配合的反應，并且不受局部運動功能的影響。因而，在傷害性刺激下引起的嘶叫反應也可以作為傷害性感受閾的測量指標。
（1）熱輻射-逃避法
這是*常見的傷害性感受閾測量方式。*常用的有熱輻射-甩尾法、熱輻射-甩頭法和熱輻射-抬足法。
以大鼠為例。先將大鼠固定在特制的塑料筒中，令其尾部暴露在外并自然下垂，待動物安靜20分鐘后再予測定。輻射熱源可采用8.75毫米放映燈泡(電壓為18.5伏，可調節)，經透鏡聚焦后發射出直徑約4毫米的光束，照射相當于尾部中、下三分之一交界處的皮膚(光源與尾部皮膚必須緊密相貼)；采用與光源并聯的電子計時器同步記錄照射持續時間，即當照射開始同時啟動秒表，當動物尾部出現明顯逃避應時，關閉光源并同時停止計時。所測得的時間間隔即為甩尾反應潛伏期(Tail-Flick Latency, TFL)。
一般在正式測量之前先調節電壓，使TFL值保持在4~6秒左右，然后每5分鐘測定一次，取三次測定的平均值作為基礎傷害性感受閾。若動物在鎮痛作用下TFL延長至超過15秒，則停止照射并以15秒作為甩尾潛伏期的上限，以免照射過久灼傷皮膚。
用類似的方法也可以在小鼠測定其熱輻射-甩尾反應潛伏期。
B．熱輻射-甩頭法
一般用家兔作為實驗對象。先將家兔用特制的布帶懸空吊起，令其四肢自由伸展，并蒙蔽其眼睛。實驗前應用彎剪刀小心剪去口唇部胡須。待動物安靜后，用上述同樣的光源照射家兔口唇，等待其明顯的逃避反應(將頭部移開)。利用同樣的電子計時器測定此反應的潛伏期。計算方法如上所述。注意其*長照射時間不要超過10秒。
C．熱輻射-抬足法
仍以大鼠為例，將大鼠固定在特制塑料筒中，令其后肢暴露在外。待動物安靜后，用同樣的輻射光源照射其后足掌底部；或令大鼠自由站立于玻璃板上，將輻射光源置于玻璃板下，隔玻璃照射足底。測定其逃避反應(抬足)出現的潛伏期。以15秒為其*長照射時間的上限。
D．冷水、熱水刺激逃避法
實驗動物可以是大鼠或小鼠。刺激部位可以選擇尾尖或后足。將動物適當固定后，令尾尖或后足自然下垂。待動物安靜后，將被刺激部位浸于10°C的冷水或46°C的熱水中，記錄從開始浸入到被刺激部位逃離水面或出現明顯掙扎行為的時間作為傷害性感受閾。仍以15秒為*長刺激時間的上限。
（2）機械刺激-逃避法
又稱為Randall-Selitto反應。一般選用大鼠作為實驗動物。動物置于特制塑料固定筒內，用Randall-Selitto反應測定儀給鼠后足跖部施加以恒定速率連續遞增的壓力。當其后足縮回時，即停止加壓并讀出此時之壓力數值(mmHg)，以此壓力-縮腿閾(Paw-Withdrawal Threshold, PWT)作為傷害性感受閾。先測定三次PWT，每次測定間隔5min，取其平均值作為基礎閾值；以后測定所得結果均與它比較，并以150%作為PWT升高的上限以免損傷局部組織。
另一種方法是，每次給動物足底施加恒定的壓力，記錄從開始加壓至動物做出逃避反應的時間，以此時間作為傷害性感受閾。
A．機械刺激-嘶叫法
此方法一般以大鼠為實驗對象。采用的固定方法與前節相同，但給予動物不可逃避的刺激，記錄動物發出嘶叫時的壓力數值(當采用連續遞增的壓力時)或時間潛伏期(當采用恒定壓力時)。
B．電刺激-嘶叫法
本法同樣以大鼠為實驗對象。刺激部位可以是尾部或后足。首先將動物適當固定，并將一對不銹鋼針刺激電極插入待測部位(兩極間距1cm)，待動物安靜后給刺激電極通以頻率為50Hz的方波刺激，逐漸增大電流強度，記錄動物開始發出嘶叫時的刺激強度，作為其傷害性感受閾。
【小結】
神**是臨床上常見的嚴重而難于**的疼痛性疾患。上述的幾種模型分別在一定程度是模擬了相應的臨床疼痛疾患。但也有一些神**如皰疹后神**、三叉神**等，目前尚無法制備相應的動物模型進行研究。這方面的有關模型還有待于進一步開發。
【結語】
本章敘述了某些生理性和病理性疼痛動物模型的建立方法。毫無疑問，動物模型的建立將為相應的疼痛性疾患的診斷和**研究提供幫助。已有的研究結果表明，不同類型的疼痛模型，其**過程有很大的差異。這表明，疼痛可能并非由簡單的**機制決定；痛覺調質以及疼痛本身可能涉及若干**機制的復雜組合。比較不同疼痛模型的**機制，可能有助于揭示疼痛的真正**本質，從而使我們對疼痛現象的認識和臨床療效均獲得飛躍式的提高。這樣的比較研究也可能為我們理解某些目前尚不知其病因因而無法制備相關模型的疼痛疾患，并為這些疾患的**提供幫助。
